天然河流岸边排放污染混合区扔有限元计算与分析

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该文针对天然河流流动几何边界复杂、地形多变、自由水面,相应模拟河段水深流急等特点,采用分层三维有限元模型对排污口附近的流场和污染混合区进行数值模拟.在沿水深方向将水体划分为若干层以反映物理量在水深方向上的变化,而在每一层中物理量的变化则忽略不计.这样复杂的三维流动问题就简化为垂直方向上的若干耦合起来的平面二维问题进行求解.采用形状不规则的直边四边形四结点有限元网格离散计算域以适应复杂多变的边界形状;为了避免天然河流中较强的对流项所引起的数值振荡,采用了迎风格式;采用集中质量的有限元技术结合两步Lax-Wendroff格式,使数值格式在空间上保持耦合的同时,在时间方向上成为显式,从而显著地减少了计算机的计算量和存储量.该文结合长江三峡水环境研究课题"库区主要排污口及重要支流汇流口附近污染混合区计算",应用由长江水利委员会水文局实地测量的四川涪陵磷肥厂排污口附近河段有关流动和污染物分布实测数据,对计算模型进行了率定和验证,得到了排污口附近流场及污染物质浓度场的分布,与实测资料吻合良好.应用经过率定和验证的数学模型针对建库后库区175.0米水位,对涪陵江段污染物的混合输移状况进行了预测并提出了相关建议.
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